电筒尾盖注塑模设计说明书

摘 要随着全球制造业向亚太地区的转移，我国正成为世界制造业的重要基地，作为国民经济的基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线。随着三维图形技术和计算机技术的发展，模具 CAD 技术也将在其发展中占有越来越重要的地位。我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。虽然在很多方面我国的模具有了很大的发展，但仍有很多突出的问题。目前模具设计及制造大都依靠设计的经验来设计，模具的质量完全由个人的累积的经验控制，这使得模具设计的周期长，效率低且其质量也难以保证。模具工业除需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。本论文介绍了固体胶底座的注射模设计的过程。从型腔数量和布局的确定、注射机选择、浇注系统设计、模板及其标准件的选用、脱模及抽芯机构的设计、成型部件的设计等一一进行了详细的介绍。关键词： 注射模；侧向抽芯；后端盖ABSTRACTWith the global manufacturing shift to the Asia-Pacific region, China is the worlds important manufacturing base, the national economy as the basis of one of the industrial tooling industry will face competition in the first line. With the 3-D graphics technology and computer technology to the development of CAD technology will also die in their development occupies an increasingly important position. Chinas mold industry will face new development opportunities and challenges. Although in many respects, Chinas mold a great development, but there are still many outstanding issues. At present most of die design and manufacturing design experience to rely on the design, die by the quality of all the accumulated experience of personal control, which makes die design of long cycle and low efficiency and it is difficult to guarantee their quality. In addition to mold industry needs high arts of practitioners, but also the need for more high technology to ensure that. This paper introduced a solid base of the plastic injection mold design process. From the cavity of determining the number and layout, the injection of choice, pouring system design, templates and standards of selection, and Stripping out the core design, shaping the design of components, such as January 1 carried out a detailed introduction. Key words： Injection Mould; lateral core pulling; after Cover目 录1 前 言 .12 塑件成型工艺分析 .22.1 塑件材料选择 .22.2 材料性能 .22.3 塑件成型工艺性分析 .33 模具总体结构设计 .63.1 型腔数目和布局 .63.2 分型面的确定 .74 注射机的选用与参数校核 .94.1 注射量得计算 .94.2 浇注系统凝料的初步估算 .94.3 选取注塑机 .105 浇注系统的设计 .125.1 浇注系统的组成 .125.2 浇注系统各部件设计 .125.3 分流道设计 .145.4浇口的设计 .165.5、校核主流道的剪切速率 .185.6、冷料穴的设计及计算 .196 排气系统的设计 .207 模具零件结构尺寸设计 .217.1凹模的结构设计 .217.2凸模的结构设计 .227.3 成型零件工作尺寸计算 .227.4 成型零件钢材的选用 .247.5 成型零件的尺寸及动模垫板厚度的计算 .248 脱模推出机构的设计 .268.1 脱模推出机构的设计原则 .268.2 塑件推出的基本方式选择 .268.3 脱模力的计算 .268.4 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 .279 模架的确定 .2810 冷却系统设计 .2910.1 冷却介质 .2910.2 冷却系统的简单计算 .2911 导向与定位机构的设计 .3212 模具工作过程 .32参考文献 .34致 谢 .3511 前 言毕业设计是在修完所有大学课程之后的最后一个环节。本次设计的课题是电筒尾盖注射模设计，它是对以前所学课程的一个总结。在现代工业发展的进程中，模具的地位及其重要性日益被人们所认识。模具工业作为进入富裕社会的原动力之一，正推动着整个工业技术向前迈进！模具就是“高效益” ，模具就是“现代化”之深刻含意，也正在为人们所理解和掌握。当塑料品种入其成型加工设备被确定之后，塑料制品质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占 80%。由此可知，推动模具技术的进步应刻不容缓！塑料模具设计技术与制造水平，标志一个国家工业化发展的程度。由此可知，塑料模具设计，对于产品质量与产量的重要性是不言而喻的。对于一个模具专业的毕业生来说，对塑料模的设计是对自己所学知识的一次超越。此次毕业设计，培养了我综合运用多学科理论、知识和技能，以解决较复杂的工程实际问题的能力，主要包括设计、实验研究方案的分析论证，原理综述，方案方法的拟定及依据材料的确定等。它培养了我树立正确的设计思想，勇于实践、勇于探索和开拓创新的精神，掌握现代设计方法，适应社会对人才培养的需要。毕业设计这一教学环节使我独立承担实际任务的全面训练，通过独立完成毕业设计任务的全过程，培养了我的实践工作能力。另外，本次毕业设计还必须具备一定的计算机应用的能力，在毕业设计过程中都应结合毕业设计课题利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序，如利用 Pro/E 软件进行塑件的 3D 造型、塑件的分模等，同时还具备必要的计算机绘图能力，如利用AutoCAD 软件进行二维图的绘制。本次毕业设计的基本目的是：1.综合运用塑料成型材料的基本知识,以及塑料成型的基本原理和工艺特点,分析成型工艺对模具的要求;2.掌握成型设备对模具的要求;3.掌握成型模具的设计方法,通过毕业设计,使学生具备设计中等复杂程度的模具的能力;4.培养学生正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，学会运用标准、规范、手册、图表和查阅有关技术资料，培养学生从事模具设计的基本技能。22 塑件成型工艺分析2.1 塑件材料选择此塑件用作电筒尾盖，故首先必须具有良好的介电性能，以防止导电。因此，通过几种电气性能较好的常用塑料，进行各方面的性能比较，即通过力学性能、热性能、电气性能、成型性能、化学性能和经济性能等多方面比较，选出最适合成型此电筒尾盖的塑料。材料最终选定为 ABS，其综合性能优异，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型；成型收缩率小，理论计算收缩率为 0.5%；溢料值为 0.04mm 左右；比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短。质检尺寸稳定，表面光亮。2.2 材料性能基本特性：ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 ABS 具有良好的综合力学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS 无毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm。ABS 有极好的抗冲压强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70C 左右，热变形温度为 93C 左右。耐气候性差，在紫外线作用下变硬变脆。主要用途：ABS 广泛用于水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。成型特点：ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力比较高，塑料上的脱模斜度宜稍大，ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇口对流道的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 5060C，3要求塑件光泽和耐用时，应控制在 6080C。 （具体参数见下页）2.3 塑件成型工艺性分析2.3.1 塑件分析（1）外形尺寸：塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合注射成型。图 1 塑件三维模型4图 2 塑件二维图（2）精度等级：每个尺寸公差不一样，有的属于高精度，有的属于一般精度，按实际公差进行计算。（3）脱模斜度：ABS 属于无定型塑料，成型收缩率较小，因此选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为 1。2.3.2 ABS 性能分析（1）使用性能综合性能好，冲击强度，力学强度高，耐化学性，电气性能良好。易于成型和机械加工，表面可以镀铬。适合制作一般机械零件。（2）成型性能无定型塑料，吸湿性强，要求表面光泽的塑件要长时间预热干燥，流动性中等，溢边料 0.04mm 左右（3）ABS 主要性能表 1 ABS 性能密度 1.021.08 屈服强度 50比体积 0.860.98 拉伸强度 38吸水率 0.20.4 拉伸弹性模量 1.4x103熔点 130160 抗弯强度 80计算收缩率 0.40.7 抗压强度 53比热容 1470 弯曲弹性模量 1.4 x1032.3.3 ABS 的注射成型过程及工艺参数（1）注射成型过程1）成型前的准备对 ABS 的色泽，粒度，均匀度等进行检查，由于 ABS 吸水性较大，成型5前应进行充分干燥2）注射过程塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入行腔成型，其过程分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理处理的介质为空气和水，处理温度为 6075，处理时间为 1620S（2）注射工艺参数表 2 注射工艺参数注射类型 柱塞式喷嘴形式 直通式温度（） 190200前段 （） 200210中段 （） 210230料筒温度后段 （） 180200模具温度（） 5080注射压力（MPa） 70120保压力（MPa） 5070注射时间（S） 35保压时间（S） 1530冷却时间（S） 1530成型周期（S） 407063 模具总体结构设计3.1 型腔数目和布局3.1.1 型腔数目的确定要点：既要保证最佳的生产经济性，技术上又要充分保证产品的质量，也就是应保证塑料件最佳的技术经济性。塑料制作的批量方面：该塑件（电筒尾盖）是大批量生产的产品， ，使用多型腔模具可提供独特的优越条件。质量控制要求方面：该塑件不属于高精度生产要求的产品，精度要求不高采用多型腔有较高的生产效率。经过以上分析，同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步拟定采用一模两腔。3.1.2 型腔的布局要点：型腔的排布与浇注系统布置密切相关，型腔排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，尽可能地采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。经分析确定的型腔布局为平衡式型腔布局，如图所示：图 3 型腔的布局73.2 分型面的确定分型面是决定模具结构形式的重要应素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；（2）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模，通常分型面的选择应尽可能使塑件在开模后在动模一侧；（3）保证塑件的精度要求；（4）满足塑件的外观质量要求；（5）便于模具加工制造；（6）对成型面积的影响；（7）对排气效果； （8）对侧向抽芯的影响。根据分型面选择的原则，通过综合分析比较，确定以下的两个方案：单分型面和双分型面。方案一：双分型面结构：选用双分型面形式的优点：模具进料均匀、平稳。选用双分型面形式的缺点：增加模具的结构复杂性，增加模具的厚度，而且在制品的外表面易留下点浇口的痕迹，不符合模具的加工经济性。方案二：单分型面结构：选用单分型面的优点：使模具的结构简单化，减小模具的厚度，也节省了模具材料，且在脱模后塑料制件的外表面无浇口的痕迹。进料的距离也大大的缩短了。从以上的两个方案进行比较，该模具采用方案二（单分型面） 。其位置如图所示：8图 4 分型面的位置94 注射机的选用与参数校核4.1 注射量得计算通过 Pro/E 建模分析得塑件质量属性如图所示。图 5 塑件质量属性塑件的体积为：V 塑 =1.431cm3 （1） 塑件的质量为：W 塑 =V 塑 r 塑 =1.503g （2）通过查阅资料，ABS 的密度是 1.05 g/ cm3，公式中， 取 1.05g/ cm3。4.2 浇注系统凝料的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但可以根据经验按照塑件体积的 0.2 倍1 倍来估算，由于此次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的 0.2 倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为10V 总=1.2n V 塑 =1.2*2*1.431=3.44 cm34.3 选取注塑机根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔塑料熔体的总体积 V 总=3.908cm3 参考文献 【1】 公式（4-18）V 公= V 总/0.8=3.44/0.8=4.3 cm3。根据以上计算，初步选择公称注射量为 30 cm3，注射型号为 XS-Z-30 卧式注塑机，其主要技术参数如下：表 3 XS-Z-30 卧式注射机主要参数表型号 XS-Z-30理论注射容量/cm3 30螺杆直径/mm 28注射压力/Mpa 119注射行程/mm 130注射时间/s 0.7合模力/N 2.5X105最大成型面积/cm2 90移模行程/mm 160最大模具厚度/mm 180最小模具厚度/mm 60模板尺寸/mm 250X280电机功率/KW 3.5喷嘴球半径/mm 12喷嘴口直径/mm 4定位孔直径/mm 63.54.3.1 注射压力的校核：该项工作是校核所选压力机的公称压力P 公 能否满足塑件成型时所需要的注射压力 ，塑件成型时所要的压力一般收塑件流动类型等因素决定，其中值0一般在70150MPa，具体可参考表51。通常要求：P 公 0P查表51可知，ABS所需注射压力为80MPa110MPa，这里取 MPa，9该注塑机公称注射压力P 公 =119MPa，注射安全系数 ，这里取 ，1.254k1.3k则：11，所以注射机注射压力合格。10.3917MPa150聚苯乙烯 80100 100120 120150ABS 80100 100130 130150聚甲醛 85100 100120 1201504.3.2 锁模力的校核：塑件在分型面上的投影面积 ( 3)221.6.31Am塑流道凝料在分型面上的投影面积 ，在模具设计前十个未知值，根据多型腔模的统计分析， 是每个塑件在分型面上的投影面积 的0.2倍0.5倍，因1 A塑此可用0.2 ，来进行估算，所以nA塑（4）2()(0.2)(6.31*2)49.5Am总 塑 塑 塑 浇模具所需锁模力 （5）495FP胀 总 模公式中 P模 是型腔的平均计算压力值， 模 是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围在25 MPa 40MPa，通过查表可知，对ABS而言， P模 取35MPa（见塑料模具设计指导表2-1） 。由4.3可知该注射机的公称锁模力 ,锁模力安全系数为250FKN锁，这里取 ，则取 ，21.k21.k1.523=6.7KNFkm锁所以注塑机锁模力符合要求。125 浇注系统的设计5.1 浇注系统的组成普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。5.2 浇注系统各部件设计5.2.1 主流道设计由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套。在卧式或立式注射机上使用的注射模中，主流道垂直于模具分型面。(流道尽量直，尽量短，减少弯曲，光洁度在Ra=1.60.8um之间). 考虑模具穴数，按模具型腔布局设计，尽量与模具中心线对称主流道设计时，避免塑料直接冲击小型芯或小镶件，以免产生弯曲或折断主流道先预留加工或修正余量，以便保证产品精度主流道是连接机台喷嘴至分流道入口处之间的一段通道，是塑料进入模具型腔时最先经过的地方其尺寸，大小与塑料流速和充模时间长短有密切关系太大造成回收冷料过多，冷却时间增长，包藏空气增多易造成气泡和组织松散，极易产生过流和冷却不足；如流徑太小，热量损失增大，流动性降低，注射压力增大，造成成型困难一般情況下，主流道会制造成单独的浇口套，镶在母模板上但一些小型模具会直接在母模板上开设主流道，而不使用浇口套主流道设计要点：（1）为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，需将主流道(浇口套內孔)设计成圆锥形, 具有26的锥角，锥度须适当，太大造成压力减少，产生瀚流，易混进空气产生气孔，锥度过小会使流速增大，造成注射困难.内壁光洁度在Ra=1.60.8m,小端直径常为48mm，注意小端直徑应大于喷嘴直径约1mm，否则主流道中的凝料无法拔出；(2）浇口套口径应比机台喷嘴孔径大12mm，以免积存残料，造成压力下降，浇道易断；(3)一般在浇口套大端设置倒圓角(R=13mm)，以利于料流；13（4）主流道与机台喷嘴接触处，设计成半球形凹坑，深度常取35mm特別注意浇口套半径比注嘴半径大12mm，一般取R=1922mm之间，以防溢胶；（5）主流道尽量短，以减少冷料回收料，减少压力和热量损失；（6）主流道尽量避免拼块结构，以防塑胶进入接缝，造成脱模困难；（7）为避免主流道与高温塑胶和射嘴反复接触和碰撞造成损坏，一般浇口套选用优质钢材加工，并热处理；（8）其形式有多种，可视不同模具结构来选择，一般会将其固定在模板上，以防生产中浇口套转动或被带出；（9）在直角式注射机上使用的模具中，因主流道开设在分型面上，故不需要沿道轴线方向拔出主流道内的凝料，主流道可以设计成等粗的圆柱形。注流道是连接注射机喷嘴在此一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其圆锥角=2060,对流动性差的塑料可取3060,内壁粗糙度为R 0.63m。主流道大端呈圆角，半径r=13mm，以减小料流转向过渡时的阻力。在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下是将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。5.2.2 确定主流道尺寸（1）主流道长度一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取55mm进行计算。（2）主流道小端直径根据所选注射机,主流道小端尺寸 d=注射机喷嘴尺寸+(0.51)=4 + 0.5=4.5mm （6） （3）主流道大端直径取 6.5mm，2tan(/)4.52tan(1.5*/80).594DdLpim这里圆锥角 a=3。 （7）（4）主流道球面半径为SR=注射机喷嘴球头半径+(12)=12+2=14mm （8）（5）球面的配合高度 球面配合高度 h=35mm 此处取 h=3mm145.2.3 主流道的凝料体积（9）n1.7532.mR5.2.4 主流道浇口套形式主流道为标准件可选购。主流道小端入口处与注塑反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注塑模图6 主流道浇口套5.3 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔模具一定设置分流道。大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。5.3.1 分流道的布置形式我根据塑件的布局方式，在分流道的布置中采用平衡式布置。因为平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。因此各个型腔的浇口尺寸可以相同，达到各个型腔同时均衡地进料。如（图5 5）所示为平衡式布置，这样的布置能达到最佳的热平衡。15图7 分流道的平衡布置5.3.2 分流道的长度根据 2 个型腔的结构设计，分流道长度适中，如上图所示为 35。5.3.3 分流道的当量直径流过一级分流道塑料的质量（10）1V.05gm塑凡塑件的壁厚小于 3mm，质量小于 200g，所以该分流道的直径 D 为（11）440.265.261.350.8.5DLm由参考文献1表 4-7 知，ABS 的推荐分流道直径为 4.89mm，当分流道很短的时候可以小 2.5mm，此处取 D=4mm 为分流道的直径。5.3.4 分流道的截面形状本设计采用梯形界面，其加工性好，且塑料熔体热量散失、流动阻力均不大。5.3.5 分流道截面尺寸设梯形上底宽度 B=5mm，底面圆角 R=0.5mm，梯形高度取 H=4mm，设下底宽为 b，梯形面积应满足如下关系式24BbHD（12） 代值计算得到 b=1.28mm 考虑梯形底部对圆弧面积的减小及脱模斜度等因素，取 b=3.5mm。通过计算梯形斜度 ，基本符合要求，如图 3-6 所示。10.616图 8 分流道截面形状5.3.6 凝料体积分流道长度为 L35270m分分流道截面积2.A分凝料体积（13）3VL701.9c分 分 分考虑到圆弧的影响取 3.2m分5.3.7 校核剪切速率确定注塑时间：查参考资料2表 2-3 取 t=1.6s计算单边分流道体积流量：（14）311.24q.76cm.t0Vs分 塑分由参考资料2可得剪切速率：（15）2133.5.0142sR分分该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率在51025103s-1 之间，所以分流道熔体的剪切速率合格。5.3.8 分流道表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取 Ra1.25um2.5um 即可，此处取17Ra1.6um，另外脱模斜度一般在 510之间，通过上面计算脱模斜度为 10.6脱模斜度足够。5.4浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口以外） ，它是浇注系的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口的主要作用是：（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；（2）易于切除浇口凝料；（3）对于多型腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单型腔模具，用以控制熔接缝的位置。浇口截面积通常为分流道截面积的 0.030.09。浇口截面形状有矩形和圆形两种。浇口长度约为0.52 mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模二腔注塑，为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用测浇口。其截面形简单，易于加工，便于试模后的修正，且开设在分型面上。从型腔边缘进料。5.4.1 浇口的位置的选择：浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口位置时，应注意以下几点：浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。如对圆筒类制品，采用中心浇口比侧浇口好。 对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式以避免型芯受冲击变形。浇口应设在不影响制品外观的部位。不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口。由以上几点，可以将浇口的位置开设在了分型面上，从型腔的边缘进料。185.4.2 侧浇口尺寸的确定（1）侧浇口尺寸的确定计算测浇口的深度。根据表参考文献2表 2-6，可得浇口的深度 h 计算公式为：（16）0.7*32.1hntm式中，t 是塑件的壁厚，这里 t=3mm；n 是塑料的成型系数对于 ABS 材料，其成型系数是 0.7.为了便于今后试模时发现问题进行修模处理，并根据参考文献1表 4-9 中推荐的 ABS 侧浇口的厚度为 1.21.4 故此处 h 取 1.3mm。计算测浇口的宽度。根据参考文献2表 2-6，可取测浇口的宽度 B 计算公式为（17）n0.728.5B=6913Am式中，n 为塑料成型系数，对于 ABS 可取 0.7；A 为凹模的内表面积。计算测浇口的长度。根据参考文献2表 2-6，可取侧浇口的长度 1L浇（2）侧浇口剪切速率的校核确定注射时间：查参考文献2表 2-3，可取 t=0.7s计算浇口体积流量：（18）21V1.43q.0cm.t7s塑浇计算浇口的剪切速率：对于矩形浇口可得： （19）314133n.48.720ss(065)R浇剪切速率合格，式中 为矩形浇口的当量半径，即 。23.65nARmL该矩形浇口的剪切速率比较大，首先把浇口面积适当做小点，通过试模 据塑件成型情况来调整。5.5、校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积、 （浇口体积大19小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道的熔体剪切速率。5.5.1 计算主流道的体积流量（20）31n1.291.4q 7.6cm.st0.V 分 塑主主5.5.2 计算主流道的剪切速率（21）3133.q.7465.02s12R主主 主该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率在51025103s-1之间，所以分流道熔体的剪切速率合格。5.6、冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道的正对面的动模板上，其作用主要是储存熔体前锋冷料，防止冷料进入模具型腔而影响塑件表面质量。本设计既有主流道的冷料穴，又有分流道的冷料穴。本模具采用推杆形式顶出塑件，故材料 Z 型拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对 Z 处的包紧力，将凝料从主流道衬套中脱出。5.6.1 主流道冷料穴的设计开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴的直径应稍大于主流道大端直径。由于该模具型腔分布对称，所以冷料穴可设在中心位置。冷料穴直径= 8.5+2=10.5 mm冷料穴深度=3/48.5=6.3750mm5.6.2 分流道冷料穴的设计此模具分流道比较短，所以可以不加冷料穴206 排气系统的设计在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体，这些气体若不能顺利排出，则可能因充填时气体被压缩而产生高温，引起塑件局部炭化烧焦，或使塑料熔接不良而引起缺陷。注射的排气方式，大多数情况下是利用模具分型面或配合间隙自然排气，只在特殊情况下采用开设排气槽的方式。因该制品属于小型排气量不大，综合考虑，可利用分型面间隙以及推杆与孔配合间隙处排气，所以不需开设排气槽。7 模具零件结构尺寸设计塑件在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等到。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性和较低21的表面粗糙度。同时还应该考虑零件的加工性及模具的制造成本。7.1凹模的结构设计凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要有以下几种结构形式：（1) 整体式凹模（2) 组合式凹模（3) 根据塑件的结构，选用的是整体式凹模它是由一整块金属材料（也称定模板或凹模板）直接加工而成。其特点是为非穿通式模体，强度好，不易变形。但由于加工困难，故只适用于小型且形状简单的塑件成型。此时可省去定模座板，如图8所示。图9 凹模嵌件7.2凸模的结构设计凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。组合式凸模组合式凸模又分整体式和镶件组合式。整体装配式凸模：它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成，其组合的方式也有多种，如图 9 所示。22图10 型芯7.3 成型零件工作尺寸计算1成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽） 、凹模和凸模的高度尺寸及位置（中心距）尺寸等。塑件的公差：塑件的公差规定按单向极限制，制口外轮廓尺寸公差取负值“” ，制口内腔尺寸差取值“+” ，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即“/2” 。模具制造公差：实践证明，模具制造公差可取塑件公差的1/31/6，即 2=（1/31/6），而且按成型加工过程中的增减趋向取“+” 、 “” 符号，型腔尺寸不断增大，则取“+z” ，型芯尺寸不断减小则取“z” ，中心距尺寸取“z/2” 。模具的磨损量：实践证明，对于一般的中小塑件，最大磨损量可取塑件公差的1/6，即 C=1/6，对于大型塑件则取/6以下。另外对于型腔底面（或型芯端面） ，因与脱模方向垂真，故磨损量 C=0。塑件的收缩率：塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。S=(Smax+Smin)/2模具在分型面上的合模间隙。收于注射压力及模具分型面平度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙：由于注射压力及模具分型面平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般度应小于0.020.1mm。232成形零件的尺寸计算一般情况下，影响成型零件及塑料公差的主要因素是模具制造公差 S、模具磨损量 C以及塑件的收缩率S这三项。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算。前一种计算方法简便，但不适用于精度塑件的模具设计，后一种计算方法能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。所以相比之下我选择了前一种计算方法。本产品为 ABS 制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取 0.4%和 0.7。平均收缩率 为 0.55%,此产品采用 3 级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数 x 取值可在 0.50.75 的范围之间，统一取 0.6。凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到 ITIT级，综合参考，相关计算具体如下：型腔尺寸的计算径向尺寸mm（220.18/60.310()(1.5%)2.6525zMcpsLSlx ） mm0.16/0.2720()(.)7.4zcpsl 深度尺寸mm（230.16/0.2710()(1.5)6.85zMcpsHSx ）mm0.12/60.210()(.%)2.95zcps 型芯尺寸的计算径向尺寸（凹）mm0.18/60.310()(1.5)1.3527zMcpsLSlx mm./.2 00%04zs深度尺寸（凹）mm0.18/60.310()(1.5).57zMcpsHSx mm./.22 0064zs24径向尺寸mm （24）mm深度尺寸mm 0 001 .16/.27()(1.5%)6.zMcpsHSx （25） 0 002 .14/6.23()(.).5mzcps 7.4 成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性，同时考虑他的机加工性能和抛光性能。又因该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式钢材选用 P20。对于成型塑件表面内的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用 P20 钢，进行渗氮处理。7.5 成型零件的尺寸及动模垫板厚度的计算7.5.1 凹模侧壁厚的计算凹模侧壁厚与型腔内压强及凹模深度有关，其厚度又刚度公式计算。4 41/3 1/35ph26.8()()m=2.82.107SE（26）式中 P 是型腔压力（Mpa） ；E 是材料弹性模量（Mpa） ；h=W，W 是影响变形的最大尺寸，而 h=6.8mm； 是模具刚度许用变形量。根据参考文献1表 4-p20 注塑材料品种查表得，1 15 5p25i(0.4W+.)=2(0.468+.0)=16.8m0.7（27） 初选壁厚 23 和 24，这样再加上模板的预紧力这样绝对可以满足强度和刚度要求。257.5.2 定模板厚的计算定模板厚度取 35mm，可以满足强度和刚度要求。7.5.3 动模板厚的计算动模板厚度取 24mm，可以满足强度和刚度要求。8 脱模推出机构的设计注射成型的每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置成为脱模机构，也称为推出机构。8.1 脱模推出机构的设计原则 塑件推出是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时，应遵循下列原则。（1）推出机构应尽量设置在动模一侧；（2）保证塑件不因推出而变形损坏；（3）机构简单、动作可；（4）良好的塑件外观；（5）合模时的准确复位。268.2 塑件推出的基本方式选择本塑件圆周采用脱模板、中心采用推杆的综合推出方式。8.3 脱模力的计算主型芯脱模力 因为 ，所以此处视为厚壁圆柱1.35.61.8903rt塑件，由参考文献1式 4-26 并查表 4-24 有塑件的脱模力 F 为：122(tan)5.6180.(.4tan/)0. .1(2)5180.9(0.3 .si(/)cocos(/8)cos(/)rESLf piFAAKKpipi 20.345.6s(/8)iN （28）式中 E 是塑料的弹性模量；S 是塑料的平均收缩率；t 是塑件的壁厚；L 是被包型芯的长度； 是塑料的泊松比； 是脱模斜度；f 是塑料与钢材之间的摩擦因数；a 是矩形型芯短边长度；b 是矩形型芯长边的长度；A 是塑件在开模方向垂直的平面上的投影面积，当塑件的底部有通孔时，A 项视为 0； 是由1K由 和 决定的无因次数， ； 由 f 和 决定的无因次数21cossK2K。21sincoKf8.4 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力（1）推出面积 设 2mm 的圆杆 8 根，那么推出面积为（29）221d5.m4A杆（2）推杆推出应力 根据参考文献2取需用应力 12Mpa合格 （30）279 模架的确定选用标准模架，可以大大缩短模具的制造周期，提高企业的经济效益。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用结构形式为龙记模架 CI 大水口型，如图 10 所示。模架尺寸为 1525。图 11 标准模架各模板尺寸的确定：（1）A 板尺寸A 板是定模腔板，塑件在型腔处高度 6.8mm，在模板上还要开设冷却水道，冷却28水道离型腔应由一定的距离，因此 A 板厚度取 35mm。（2）B 板尺寸B 板是凸模固定板，凸模的成型部分高度为 10.37mm，同样要有冷却水道的位置，所以 B 板厚度取 26mm。（3）C 垫块尺寸取垫块厚度为 50mm。10 冷却系统设计一般注射到模具内的塑料温度为 200左右，而塑件固化后从模具性强中取出时其温度在 60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽量快的传给模具，一是塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。设计原则：冷却水孔数量尽可能的多，孔径尽可能大；冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等；冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水；冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。冷却系统的计算很麻烦，在此只能进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。2910.1 冷却介质ABS 属中等粘度材料，其成型温度及模具温度分别为 200和 5080。所以，模具温度初步选定为 50，用常温水对模具进行冷却。10.2 冷却系统的简单计算10.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体总质量 W塑料制品的体积（31）31.291.45.7Vncm分 塑主塑料制品的质量（32）7.805.3mg塑件壁厚为 3mm，